Wir stellen den Performance Advisor vor: Mit nur einem Klick zu festeren Teilen
Robuste und langlebige 3D-gedruckte Teile sind ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal für Markforged und einer der Hauptgründe, warum sich Unternehmen für Lösungen in der Additiven Fertigung an uns wenden. Der erste Schritt zur Herstellung festerer Teile mit Markforged-Druckern ist die Konfiguration der Druckeinstellungen in Eiger. Die verschiedenen Einstellungen können auf unterschiedliche Weise die Festigkeit (Leistung) eines Teils beeinflussen. Dabei ist offensichtlich, dass die Faserverstärkung ein Teil deutlich fester macht, während die Auswirkungen durch das Hinzufügen einer zusätzlichen Wandschicht oder durch das Anpassen der Fülldichte nicht auf den ersten Blick ersichtlich sind. Während die Herstellung fester Teile erstrebenswert ist, darf dies nicht zu Lasten eines übermäßigen Anstiegs der Materialkosten und der Druckzeit erfolgen. Letztendlich sind Druckeinstellungen ideal, wenn sie ein effizient gefertigtes, kräftiges Teil erzeugen, das Verbesserungen in der Festigkeit bei einem möglichst geringen Anstieg der Kosten und der Druckzeit bringt.
Mit Simulation von Markforged können Kunden untersuchen, wie sich Änderungen in den Druckeinstellungen auf die Leistung eines Teils auswirken und Kosten und Druckzeit optimieren. Allerding erfordert Simulation einen konkreten Anwendungsfall. Dazu gehört die Belastung des Teils oder die Wechselwirkung mit anderen Objekten in der Praxis. Oft sind diese Faktoren jedoch nicht bekannt.
Was wäre, wenn es möglich wäre, die Leistung eines Teils zu optimieren, ohne einen Anwendungsfall festlegen zu müssen? Und was wäre, wenn die Optimierung so einfach wäre, dass alles vollständig automatisiert abliefe?
Festere Teile – automatisch
Um diese Herausforderung zu meistern, haben wir eine neuartige Methode zur Analyse der Leistung von Teilen entwickelt. Sie empfiehlt Druckeinstellungen, die Ihre Teile um eine bekannte Größe fester machen, während die zusätzlichen Kosten und die zusätzliche Druckzeit auf ein Minimum beschränkt werden.
Das Beste an der neuen Funktion ist die vollständige Automatisierung – es sind keine Benutzereingaben nötig, um Ergebnisse zu erzeugen. Nachdem Sie ein Teil in Eiger gespeichert haben, analysiert der Performance Advisor automatisch Ihr Teil und empfiehlt Druckeinstellungen, die im Vergleich zu den Standardeinstellungen die Festigkeit verbessern und gleichzeitig die Materialkosten und die Druckzeit niedrig halten. Als Benutzer entscheiden Sie, ob die Leistungsverbesserung die zusätzlichen Kosten und die längere Druckzeit rechtfertigen. Sie können die empfohlenen Einstellungen mit einem Mausklick übernehmen oder ignorieren und mit Ihrem Eiger-Workflow fortfahren.
Wie Additive Fertigung funktioniert
Es ist an der Zeit, das Thema anzupacken und über die Technologie zu sprechen, die hinter Performance Advisor steht. Unsere Ingenieure haben eine zum Patent angemeldete, physikalisch basierte Analysemethode entwickelt, um die Herausforderung zu meistern, eine Strukturanalyse ohne Anwendungsfall durchzuführen. Anstatt einen Anwendungsfall zu definieren, werden die Formen der Teilegeometrie, in denen ein Teil natürlich schwingt (die Eigenmoden), verwendet, um die Auswirkungen der Druckeinstellungen auf die Leistung des Teils zu untersuchen.
Die folgende Abbildung zeigt die charakteristische Form der Eigenmode mit der niedrigsten Energie für eine L-förmige Halterung. Dies ist eine der Formen, in denen dieses Teil natürlich schwingen würde. Stellen Sie sich vor, Sie würden dieses Teil drucken und mit Ihren Händen biegen. Dies wäre vermutlich die Form, die Sie erhalten würden, da diese Form (oder Mode) den geringsten Biegewiderstand aufweist. Diese Form liefert dem Performance Advisor Informationen über die Bereiche des Teils, die am anfälligsten für Verformungen und Spannungen sind. Auf dieser Basis werden Druckeinstellungen gefunden, die diese Bereiche verstärken.
Die Berechnung der Eigenmode mit der niedrigsten Energie ist der erste Schritt. Im zweiten Schritt wird ein auf maschinelles Lernen gestütztes Optimierungsverfahren durchgeführt, das die Druckeinstellungen anhand von drei Variablen bewertet:
Festigkeit
Materialkosten
Druckzeit
Optimale Druckeinstellungen sind durch eine hohe Festigkeit, niedrige Kosten und kurze Druckzeiten gekennzeichnet. Solche Konfigurationen sind das Ziel von Performance Advisor.
Beschränkungen
Die Möglichkeiten von Performance Advisor wachsen mit der Zeit. In der ersten Version liegen folgende wichtige Einschränkungen vor:
Onyx ist das einzige unterstützte Material.
Wandschichten sowie Deck- und Bodenschichten sind die einzigen veränderlichen Druckeinstellungen.
Das Füllmuster ist dreieckig und die Standard-Fülldichte wird konstant gehalten.
Performance Advisor ist möglicherweise nicht in der Lage, Teile mit extrem komplexen STL-Netzen zu analysieren.
Festigkeitsanalyse der nächsten Stufe mit Simulation
Performance Advisor ist eine schnelle und einfache Möglichkeit, um festere Teile zu erhalten, insbesondere wenn der Anwendungsfall unbekannt ist. Für Anwendungen mit einem bekannten Anwendungsfall empfehlen wir die Verwendung von Simulation.
Mit Simulation konfigurieren Benutzer einen Anwendungsfall, der die Belastung des Teils in der Realität darstellt. Danach wird ein Sicherheitsfaktor berechnet, der im Gegensatz zu einem Festigkeitsverhältnis, das von Performance Advisor bereitgestellt wird, eine Schätzung der Festigkeit des Teils liefert. Wenn das Teil zudem eine bestimmte Festigkeit erfüllen muss (z. B. wenn ein Teil einen Mindest-Sicherheitsfaktor besitzen muss), kann Simulation die Druckeinstellungen so optimieren, dass der angestrebte Sicherheitsfaktor erreicht wird, während gleichzeitig Materialkosten und Druckzeit auf ein Minimum reduziert werden.
In Verbindung mit unserem auf den FFF-Fertigungsprozess zugeschnittenen Finite-Elemente-Solver führen diese zusätzlichen Benutzereingaben zu realistischeren und genaueren Festigkeitsabschätzungen als beim Performance Advisor.
In folgenden Bereichen treten die größten Unterschiede zwischen Simulation und Performance Advisor auf:
- Anwendungsfall
Simulation erfordert einen Anwendungsfall, d. h. die erzeugten Ergebnisse basieren darauf, wie das Teil in der Praxis eingesetzt wird.
Performance Advisor ist unabhängig vom Anwendungsfall. Dies bedeutet, dass das Festigkeitsverhältnis nicht speziell für die Belastung in der Praxis berechnet wird.
- Festigkeit
Simulation berechnet einen Sicherheitsfaktor, der angibt, bei welcher Belastung der Defekt eines Teils droht.
Performance Advisor gibt die Zunahme der Festigkeit des empfohlenen Teils im Vergleich zu dem Teil mit Standardeinstellungen an. Dies sagt nichts über die Belastung aus, der das Teil standhalten kann.
- Technologie
Simulation wird durch eine Finite-Elemente-Analyse (FEA) unterstützt, die auf das Herstellungsverfahren Fused Filament Fabrication (FFF) zugeschnitten ist.
Performance Advisor verwendet eine zum Patent angemeldete Analysemethode, die auf der Eigenmode des Teils mit der niedrigsten Energie basiert.
- Verfügbarkeit
Simulation ist im Digital Forge Complete-Abonnement „Advanced“ verfügbar. Kontaktieren Sie uns gerne, wenn Sie mehr über Simulation erfahren möchten.
Performance Advisor steht allen Benutzern kostenlos zur Verfügung, die einen Drucker in ihrem Eiger-Unternehmen registriert haben.
Zusammenfassung:
Performance Advisor ist eine schnelle und einfache Möglichkeit, automatisch und ohne jegliche Benutzereingabe festere Teile zu erhalten. Da das Festlegen eines Anwendungsfalls entfällt, können alle Kunden von Markforged von den Vorteilen der Tools von Simulation profitieren. So erhalten Sie festere, robustere Teile, während Sie ein effizientes Gleichgewicht zwischen Materialkosten und Druckzeiten wahren – und das alles mit einem Klick!
Melden Sie sich noch heute in Eiger an und probieren Sie es aus!
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